Системні вимоги

Проведення системного аналізу вашого проекту дозволить визначити і вимоги до мікроконтролера. Які потрібні периферійні пристрої? Чи застосовуються бітові операції або тільки числові? Скільки потрібно маніпуляцій для обробки даних? Чи повинна система управлятися по перериваннях, по готовності або по командах людини? Якою кількістю пристроїв (бітів введення / виводу) необхідно управляти? Які пристрої з числа багатьох можливих типів I / O пристроїв повинні контролюватися управлятися: термінали, вимикачі, реле, клавіші, сенсори (температура, світло, напруга і т.д.), звукові пристрої, візуальні індикатори (LCDдісплеі, LED), аналогоцифрового ( A / D), цифроаналогові (D / A) перетворювачі? Одне або декілька напруг живлення потрібно для системи? Чи буде працювати пристрій при напрузі вашої мережі живлення? Чи повинні напруги утримуватися у вузькому фіксованому діапазоні змін, або ж система може працювати при великій нестабільності? Який робочий струм? Виріб повинен працювати від мережі або від батарей? Якщо від батарей, чи повинні використовуватися акумуляторні батареї і якщо це так, то яке час роботи без перезарядки, і яке для неї потрібен час? Чи існують обмеження за розміром, вагою, естетичними параметрами, таким як форма і / або колір? Чи існують будь–які специфічні вимоги до умов навколишнього середовища, таким як військові умови, температура, вологість, атмосфера (вибухонебезпечна, корозійна і т.д.), тиск / висота? Програмне забезпечення має базуватися на дисках або ROM? Виріб працює в реальному часі, і якщо так, чи збираєтеся ви створити або придбати ядро ​​програм реального часу або, можливо, буде достатньо звичайної широко використовуваної версії? Чи достатньо персоналу і часу для розвитку вашого власного ядра програм? Як будуть оплачуватися авторські права та програмне забезпечення? Для вирішення завдань реального часу потрібна велика дослідницька робота, щоб задовольнити їх особливим вимогам.

Основні особливості микроконтролера

Мікроконтролери в цілому можна розділити на групи 8, 16 і 32–разрядних за розміром їх арифметичних та індексних регістрів, хоча деякі розробники вважають, що 8/16/32разрядную архітектуру визначає розрядність шини. Чи здатний дешевий мікроконтролер задовольнити вимогам системи або потрібно дорогий 16 або 32–разрядний? Чи може 8–разрядна програмна емуляція особливостей 16/32–разрядного мікроконтролера дозволити використання дешевого 8–разрядного, жертвуючи розміром виконуваного коду і швидкістю? Наприклад, чи може 8–разрядний мікроконтролер бути використаний з програмним макросом, щоб емулювати 16–разрядний акумулятор та операції індексування? Вибір прикладної мови (високого рівня замість асемблера) може сильно вплинути на продуктивність системи, яка потім може диктувати вибір 8/16/32–разрядної архітектури, але обмеження за ціною може відкинути цей вибір.

Тактова частота або, більш точно, швидкість шини визначає, скільки обчислень може бути виконано за одиницю часу. Деякі мікроконтролери, в основному ранніх розробок мають вузький діапазон допустимої тактової частоти, в той час як інші можуть працювати аж до нульової частоти. Іноді вибирається специфічна тактова частота, щоб згенерувати іншу тактову частоту, необхідну в системі, наприклад, для завдання швидкостей послідовної передачі. В основному, обчислювальна потужність, споживана потужність і вартість системи збільшуються з підвищенням тактової частоти. Ціна системи при підвищенні частоти збільшується за вартості не тільки мікроконтролера, але також і всіх потрібних додаткових мікросхем, таких як RAM, ROM, PLD та контролери шини.

Розглянемо технологію, з використанням якої виготовлено мікропроцесор: N–канальну метал–окисел–напівпровідник (NMOS), яка використовувалася в мікроконтролерах ранніх розробок, порівняємо з сучасною CMOS технологією з високим рівнем інтеграції (HCMOS). На відміну від ранніх NMOS–процесорів, в HCMOS рівні сигналів змінюються в діапазоні від 0 до рівня напруги живлення. У зв'язку з цією обставиною перевага віддається HCMOS процесорам. Крім того, HCMOS споживають меншу потужність і, отже, менше нагріваються. Геометричні розміри елементів в HCMOS менше, що дозволяє мати більш щільні схеми і, таким чином, працювати при більш високих швидкостях. Більш щільний дизайн також зменшує вартість окремого мікроконтролера, тому що на кремнієвій пластині того ж розміру можна отримати більшу кількість чіпів. З цих причин сьогодні переважна більшість мікроконтролерів виробляються з використанням HCMOS–технології.